JP2009174498A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】還元剤添加弁から液体の状態の還元剤を添加することで該還元剤を触媒に供給する場合において、触媒の過剰な温度低下を抑制する。
【解決手段】還元剤添加弁から添加された液体の状態の還元剤が触媒に供給されることにより該触媒の温度が所定温度より低下するか否かを判別する（Ｓ１０４）。そして、触媒の温度が所定温度より低下すると判定された場合、触媒を通過する排気の流量を増加させる（Ｓ１０５）。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気通路に設けられた触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、触媒よりも上流側の排気通路に設けられた還元剤添加弁から液体の状態の還元剤を添加することで触媒に還元剤を供給する場合がある。

また、特許文献１には、排気通路におけるＮＯｘ触媒よりも上流側に改質触媒を設ける技術が記載されている。この特許文献１では、改質触媒よりも上流側の排気通路に燃料噴射弁が設けられており、該燃料噴射弁から噴射された燃料が改質触媒に供給される。また、特許文献１においては、排気通路の内径よりも径の小さい改質触媒が排気通路の中央部に配置されており、該改質触媒の外周に排気が流れる迂回路が形成されている。

特許文献２には、排気通路における還元剤添加弁と触媒コンバータとの間に排気絞り弁を配置した構成が開示されている。この特許文献２では、還元剤添加弁からの還元剤の添加に伴い排気絞り弁を閉じ側に制御する。
特開２００５−１２７２５７号公報 特開２００３−２６９１４７号公報

還元剤添加弁から液体の状態の還元剤が添加されると、添加された還元剤の一部が液体の状態のまま触媒に到達する場合がある。このとき、液体の状態で触媒に到達し該触媒に付着する還元剤の量が過剰に多いと、付着した還元剤が気化するときの気化熱により触媒の温度が過剰に低下する虞がある。

また、排気の一部が触媒をバイパスして流れるようにバイパス通路が設けられる場合がある。このような場合において、触媒に流入する排気中に液体の状態の還元剤を添加するように還元剤添加弁が設けられると、触媒を通過する排気の流量に対する触媒に供給される還元剤の量が、バイパス通路が設置されていない場合に比べて多くなる。そのため、触媒に付着する液体の状態の還元剤の量が増加し易い。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、還元剤添加弁から液体の状態の還元剤を添加することで該還元剤を触媒に供給する場合において、触媒の過剰な温度低下を抑制することが出来る技術を提供することを目的とする。

本発明は、還元剤添加弁から添加された液体の状態の還元剤が触媒に供給されることにより該触媒の温度が所定温度より低下するか否かを判別する。そして、触媒の温度が所定温度より低下すると判定された場合、触媒を通過する排気の流量を増加させるものである。

より詳しくは、本発明に係る排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
排気の一部が前記触媒をバイパスして流れるように形成されたバイパス通路と、
前記触媒よりも上流側の排気通路に設けられ前記触媒に流入する排気中に液体の状態の
還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記触媒を通過する排気の流量を制御する流量制御手段と、
前記還元剤添加弁から添加された液体の状態の還元剤が前記触媒に供給されることにより前記触媒の温度が所定温度より低下するか否かを判別する判定手段と、を備え、
前記判定手段によって前記触媒の温度が前記所定温度より低下すると判定された場合、前記流量制御手段によって前記触媒を通過する排気の流量を所定流量以上に増加させることを特徴とする。

ここで、所定温度は、活性温度の下限値以上の温度であって予め定められた温度である。また、所定流量は、液体の状態で触媒まで到達した還元剤が触媒に付着するのを抑制することが出来る量または一旦触媒に付着した液体の状態の還元剤を吹き飛ばすことが出来る量である。

本発明によれば、還元剤添加弁から添加された還元剤が触媒に供給されることにより触媒の温度が所定温度より低下すると判定された場合、液体の状態の還元剤が触媒に付着すること、又は一旦触媒に付着した液体の状態の還元剤が触媒において気化することを抑制することが出来る。従って、還元剤の気化に伴う触媒の過剰な温度低下を抑制することが出来る。

還元剤添加弁から添加される液体の状態の還元剤の量が多いほど、液体の状態で触媒に到達し該触媒に付着する還元剤の量は多くなる。

そこで、本発明において、判定手段は、還元剤添加弁から添加される還元剤の量が所定添加量以上の場合に触媒の温度が所定温度より低下すると判定してもよい。

ここで、所定添加量は、触媒の温度が所定温度より低下するほどの量の還元剤が触媒に付着すると判断出来る閾値であってもよい。このような所定添加量は、実験等に基づいて予め求めることが出来る。尚、所定添加量を、還元剤添加弁から還元剤を添加するときにおける触媒を通過する排気の流量、該排気の温度および触媒の温度の少なくともいずれかに基づいて設定してもよい。

本発明において、触媒を通過する排気の流量を所定流量以上に増加させるタイミングは、還元剤添加弁から還元剤を添加する前および還元剤添加弁から添加された還元剤が触媒に供給された後のいずれであってもよい。

尚、還元剤添加弁から添加された還元剤が触媒に供給された後に、触媒を通過する排気の流量を増加させる場合、所定流量は、一旦触媒に付着した液体の還元剤を吹き飛ばすことが出来る量である。

本発明においては、触媒の外周面と排気通路の内周面との間を排気が流れるように触媒が形成されていてもよい。この場合、触媒の外周面と排気通路の内周面との間にバイパス通路が形成される。

また、本発明においては、排気通路が、途中で複数の分岐通路に分岐し且つ該複数の分岐通路が下流側で集合するように形成されてもよい。この場合、触媒を複数の分岐通路のうちのいずれかにのみ設置すると、触媒が設けられていない分岐通路がバイパス通路となる。

本発明において、流量制御手段は、内燃機関から排出される排気の流量を増加させることによって触媒を通過する排気の流量を増加させてもよい。

また、上記のように、排気通路が複数の分岐通路に分岐しており、いずれかの分岐通路にのみ触媒が設置されている場合、触媒が設置されていない分岐通路に該分岐通路を流れる排気の流量を制御する分岐通路弁を設けてもよい。そして、分岐通路弁によって触媒が設置されていない分岐通路を流れる排気の流量を減少させることによって触媒を通過する排気の流量を増加させてもよい。

本発明においては、触媒よりも熱容量が大きい排気浄化触媒を触媒よりも下流側の排気通路に設けてよい。この場合、排気浄化触媒に還元剤を供給するときは還元剤添加弁から還元剤を添加する。

本発明によれば、還元剤添加弁から添加された液体の状態の還元剤が触媒に供給されることで触媒の温度が過剰に低下することを抑制することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。

内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６の一端が接続されている。

吸気通路４にはターボチャージャ８のコンプレッサハウジング８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービンハウジング８ｂが設置されている。

吸気通路４におけるコンプレッサハウジング８ａよりも上流側にはエアフローメータ１１が設けられている。吸気通路４におけるコンプレッサハウジング８ａよりも下流側にはスロットル弁１２が設けられている。

排気通路４におけるタービンハウジング８ｂより下流側には排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）２４が設けられている。該フィルタ２４には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）１０が担持されている。尚、ＮＯｘ触媒１０を、フィルタに担持された状態ではなく単体で設置してもよい。また、ＮＯｘ触媒１０とフィルタ２４とを直列に並べて設置してもよい。さらに、排気通路２におけるタービンハウジング８ｂよりも下流側且つフィルタ２４より上流側には酸化触媒９が設けられている。

図２は、酸化触媒９近傍の概略構成を示す拡大図である。図２に示すように、酸化触媒９の外径は排気通路６の内径よりも小さい。つまり、酸化触媒９の排気を流れる方向と垂直方向の断面積が、排気通路６の排気を流れる方向と垂直方向の断面積よりも小さい。この構成により、酸化触媒４の外周面と排気通路２の内周面との間を排気が流れることになる。つまり、酸化触媒４の外周面と排気通路２の内周面との間に、排気の一部が酸化触媒９をバイパスして流れるバイパス通路２３が形成される。また、酸化触媒９の熱容量はフ
ィルタ２４の熱容量（即ちＮＯｘ触媒１０の熱容量）よりも小さい。

酸化触媒９の直上流の排気通路６には還元剤として燃料を添加する燃料添加弁１３が設けられている。該燃料添加弁１３には、酸化触媒４の上流側端面と対向するように燃料噴射孔が形成されており、該燃料噴射孔から酸化触媒４の上流側端面に向けて液体の状態の燃料が噴射される（図１及び２においては、斜線部が燃料の噴霧を表している）。これにより、燃料添加弁１３から酸化触媒９に流入する排気中に燃料が添加され、添加された燃料の大部分が酸化触媒９に流入する。

ここで、「酸化触媒９の直上流」とは、燃料添加弁１３から添加された燃料の少なくとも一部が液体の状態で酸化触媒９に到達する範囲内の位置である。尚、燃料添加弁１３は、「酸化触媒９の直上流」でなくとも、酸化触媒９に流入する排気中に燃料が添加され且つ添加された燃料の少なくとも一部が液体の状態で酸化触媒９に到達する位置に配置されればよい。

本実施例においては、酸化触媒９が本発明に係る触媒に相当し、ＮＯｘ触媒１０が本発明に係る排気浄化触媒に相当する。また、本実施例においては、燃料添加弁１３が本発明に係る還元剤添加弁に相当する。尚、本発明に係る触媒および排気浄化触媒は、それぞれ酸化触媒およびＮＯｘ触媒に限られるものではない。また、還元剤も燃料に限られるものではない。例えば、酸化触媒９に代えてＮＨ_３生成触媒を設け、ＮＯｘ触媒１０に代えて選択還元型ＮＯｘ触媒を設けてもよい。この場合、燃料添加弁１０に代えて、還元剤としてＮＨ_３を液体の状態で添加するＮＨ_３添加弁を設ける。

排気通路６における酸化触媒９より下流側且つフィルタ２４よりも上流側には排気の温度を検出する第一温度センサ１７が設けられている。また、排気通路６におけるＮＯｘ触媒１０より下流側には、排気の温度を検出する第二温度センサ１８及び排気の空燃比を検出する空燃比センサ１９が設けられている。

本実施例に係る内燃機関１は排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置１４を備えている。ＥＧＲ装置１４は、ＥＧＲ通路１５およびＥＧＲ弁１６を有している。ＥＧＲ通路１５は、その一端がエキゾーストマニホールド７に接続されその他端がインテークマニホールド５に接続されている。該ＥＧＲ通路１５を介してＥＧＲガスがエキゾーストマニホールド７からインテークマニホールド５に導入される。ＥＧＲ弁１６はＥＧＲ通路１５に設けられており、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量が該ＥＧＲ弁１６によって制御される。

内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１１、第一温度センサ１７、第二温度センサ１８、空燃比センサ１９、クランクポジションセンサ２１およびアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ２１は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２２は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。

ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転数を導出する。また、ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２２の検出値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。また、ＥＣＵ２０は、第一温度センサ１７の検出値に基づいて酸化触媒９の温度を導出し、第二温度センサ１８の検出値に基づいてフィルタ２４及びＮＯｘ触媒１０の温度を導出する。また、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１９の検出値に基づいてＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比、即ちＮＯｘ触媒１０の周囲雰囲気の空
燃比を導出する。

また、ＥＣＵ２０には、各燃料噴射弁３、スロットル弁１２、燃料添加弁１３およびＥＧＲ弁１６が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。

＜昇温制御＞
本実施例では、フィルタ２４に捕集されたＰＭを酸化させて除去するとき、又は、フィルタ５に担持されたＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＳＯｘを放出させて還元するときに、フィルタ５を昇温させる昇温制御を実行する。

本実施例に係る昇温制御は、燃料添加弁１３から燃料を添加することで実現される。上述したように、本実施例においては、燃料添加弁１３から添加された燃料の大部分が酸化触媒９に供給される。酸化触媒９に供給された燃料は該酸化触媒９において酸化される。このときに生じる酸化熱によってフィルタ２４に流入する排気が昇温され、その結果、フィルタ２４及びＮＯｘ触媒１０の温度が上昇する。

また、上述したように、本実施例においては、酸化触媒９の外径が排気通路６の内径よりも小さくなっている。この場合、酸化触媒９の外径が排気通路６の内径と同一もしくはそれより大きい場合に比べて酸化触媒９内を排気が通過するときの排気の流通抵抗が大きくなるため、酸化触媒６を通過する排気の流量が少なくなる。そのため、燃料添加弁１３から燃料が供給されたときに該燃料が酸化触媒９内を通過するのにかかる時間が長くなり、該酸化触媒９における燃料の酸化反応がより促進され易くなる。その結果、排気の昇温が促進される。そのため、本実施例のような構成によれば、フィルタ２４及びＮＯｘ触媒１０の昇温をより促進することが出来る。

＜酸化触媒の温度低下抑制制御＞
本実施例においては、上記のような昇温制御のみならず、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御も燃料添加弁１３から燃料を添加することにより実現される。ＮＯｘ還元制御の実行時においては、燃料添加弁１３から燃料を添加することによって、ＮＯｘ触媒１０の周囲雰囲気の空燃比をＮＯｘの還元が可能となる目標空燃比まで低下させる。

このように、昇温制御またはＮＯｘ還元制御の実行時においては、燃料添加弁１３から添加する燃料の量を制御することによりフィルタ２４及びＮＯｘ触媒１０の温度又はＮＯｘ触媒１０の周囲雰囲気の温度を所望の値に制御する。しかしながら、燃料添加弁１３から添加された燃料の大部分は酸化触媒９に流入する上に、該燃料の一部は酸化触媒９に液体の状態で到達する。さらに、バイパス通路１３が形成されているために、酸化触媒９の外径が排気通路６の内径と同一もしくはそれ以上の場合に比べて酸化触媒９を通過する排気の流量が少ない。そのため、酸化触媒９へ付着する液体の状態の燃料の量が増加し易い。

液体の状態で酸化触媒９に付着した燃料は、その後、気化する。そのため、酸化触媒９に付着する燃料の量が過剰に多いと、該燃料が気化するときの気化熱によって酸化触媒９の温度が過剰に低下する虞がある。また、本実施例では、酸化触媒９の熱容量はフィルタ２４の熱容量よりも小さいため、その可能性はより高い。

そこで、本実施例においては、燃料添加弁１３から燃料を添加することに伴う酸化触媒１０の温度低下を抑制するための温度低下抑制制御が行われる。以下、本実施例に係る酸化触媒９の温度低下抑制制御のルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説
明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、燃料添加弁１３からの燃料添加を実行する条件が成立したか否かを判別する。ここで、燃料添加弁１３から燃料添加を実行する条件とは、上記昇温制御またはＮＯｘ還元制御を実行する条件である。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１３から添加する燃料の量Ｑｆａｄｄを算出する。該燃料の量Ｑｆａｄｄは、昇温制御を実現すべく燃料添加を実行する場合はフィルタ２４及びＮＯｘ触媒１０を目標温度まで昇温することが可能な量である。また、ＮＯｘ還元制御を実現すべく燃料添加を実行する場合はＮＯｘ触媒１０の周囲雰囲気の空燃比を目標空燃比まで低下させることが可能な量である。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、所定添加量Ｑｆａｄｄ０を算出する。所定添加量Ｑｆａｄｄ０とは、酸化触媒９の温度が所定温度より低下するほどの量の燃料が酸化触媒９に付着すると判断出来る閾値である。また、ここでの所定温度とは、酸化触媒９の活性温度の下限値以上の温度であって予め定められた温度である。

Ｓ１０３においては、現時点の酸化触媒９を通過する排気の流量、該排気の温度および酸化触媒９の温度に基づいて所定添加量Ｑｆａｄｄ０を算出する。尚、酸化触媒９を通過する排気の流量は、内燃機関１から排出される排気の流量及び酸化触媒９の排気を流れる方向と垂直方向の断面積と排気通路６の排気を流れる方向と垂直方向の断面積との比等に基づいて推定することが出来る。

また、酸化触媒９を通過する排気の流量、該排気の温度および酸化触媒９の温度と所定添加量Ｑｆａｄｄ０との関係は実験等によって求めることが出来、ＥＣＵ２０に予め記憶されている。酸化触媒９を通過する排気の流量が多いほど所定添加量Ｑｆａｄｄ０の値は大きくなる。酸化触媒９を通過する排気の温度が高いほど、また酸化触媒９の温度が高いほど、所定添加量Ｑｆａｄｄ０の値は大きくなる。

尚、本実施例では、上記のように、酸化触媒９を通過する排気の流量、該排気の温度および酸化触媒９の温度に応じて所定添加量Ｑｆａｄｄ０を変更するが、これらのうちのいずれかに応じて所定添加量Ｑｆａｄｄ０を変更してもよい。また、所定添加量Ｑｆａｄｄ０を予め定められた一定値としてもよい。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、燃料添加弁１３から添加する燃料の量Ｑｆａｄｄが所定添加量Ｑｆａｄｄ０以上か否かを判別する。Ｓ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。尚、本実施例においては、このＳ１０４を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る判定手段に相当する。

Ｓ１０５において、ＥＣＵ２０は、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させる制御を実行する。ここで、所定流量とは、酸化触媒９に一旦付着した液体の状態の燃料を吹き飛ばすことが出来る量である。このような所定流量は実験等に基づいて予め求めることが出来る。酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させると、液体の状態で酸化触媒９まで到達した燃料が酸化触媒９に付着することも抑制することが出来る。

本実施例においては、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを増加させる場合、スロットル弁１２の開度を増加させることによって内燃機関１の吸入空気量を増加させ、それによって内燃機関１から排出される排気の流量を増加させる。本実施例においては、スロットル弁１２が、本発明に係る流量制御手段に相当する。

尚、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを増加させるその他の方法としては、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量を減少させる方法を例示することが出来る。また、ターボチャージャ８がタービンハウジングにノズルベーンを備えた可変容量型ターボチャージャである場合は、ノズルベーンの開度を変更することによっても酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを増加させることが出来る。本実施例において、これらの方法のうちの一つまたは二つ以上を組み合わせることにより酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させてもよい。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、燃料添加弁１３からの燃料添加を実行する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したルーチンによれば、燃料添加弁１３から添加された燃料が酸化触媒９に供給されることにより酸化触媒９の温度が所定温度より低下すると判定された場合、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓｓを所定流量以上に増加させてから燃料添加が実行される。そのため、燃料が酸化触媒９に付着すること及び酸化触媒９に一旦付着した燃料が酸化触媒９において気化することを抑制することが出来る。従って、燃料の気化に伴う酸化触媒９の過剰な温度低下を抑制することが出来る。

尚、酸化触媒９から液体の状態で流出した燃料はフィルタ２４に流入する。そして、ＮＯｘ触媒１０において酸化される、又はＮＯｘもしくはＳＯｘの還元に消費される。そのため、上記のような酸化触媒９の温度低下抑制制御を実行することにより、酸化触媒９から液体の状態で流出する燃料の量が増加したとしても、該燃料の外部への放出は抑制される。

＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、燃料添加弁１３から燃料を添加することにより昇温制御及びＮＯｘ還元制御が行われる。

＜酸化触媒の温度低下抑制制御＞
そのため、本実施例においても、燃料添加弁１３から燃料を添加することに伴う酸化触媒９の温度低下を抑制するための温度低下抑制制御が行われる。以下、本実施例に係る酸化触媒９の温度低下抑制制御のルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図４に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートにおけるＳ１０４からＳ１０６をＳ２０４からＳ２０６に置き換えたものである。そのため、Ｓ２０４からＳ２０６についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３の次にＳ２０４に進む。Ｓ２０４において、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１３からの燃料添加を実行する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０５に進み、燃料添加弁１３から添加した燃料の量Ｑｆａｄｄが所定添加量Ｑｆａｄｄ０以上か否かを判別する。Ｓ２０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実
行を一旦終了する。尚、本実施例においては、このＳ２０５を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る判定手段に相当する。

Ｓ２０６において、ＥＣＵ２０は、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させる制御を実行する。この場合の所定流量も、実施例１と同様、酸化触媒９に一旦付着した液体の状態の燃料を吹き飛ばすことが出来る量である。

また、本実施例においても、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを増加させる場合、実施例１と同様、スロットル弁１２の開度を増加させることによって内燃機関１の吸入空気量を増加させ、それによって内燃機関１から排出される排気の流量を増加させる。本実施例においては、スロットル弁１２が、本発明に係る流量制御手段に相当する。尚、本実施例においても、実施例１において説明したその他の方法によって酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させてもよい。

Ｓ２０６の後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したルーチンによれば、燃料添加弁１３から燃料が添加され、該燃料が酸化触媒９に供給された後、添加された燃料の量が所定添加量Ｑｆａｄｄ０以上の場合に、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓｓを所定流量以上に増加させる。酸化触媒９に燃料が一旦付着した場合であっても、該燃料が気化することによって酸化触媒９の温度が所定温度より低下するまでにはある程度の時間がかかる。

そのため、燃料添加弁１３から添加された燃料が酸化触媒９に供給された後に酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓｓを増加させる場合であっても、酸化触媒９の温度が所定温度より低下する前に、酸化触媒９に一旦付着した燃料を吹き飛ばすことが出来る。従って、燃料の気化に伴う酸化触媒９の過剰な温度低下を抑制することが出来る。

＜実施例３＞
図５は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例においては、酸化触媒９の外径は排気通路６の内径よりも大きくなっている。つまり、本実施例では、実施例１のように酸化触媒４の外周面と排気通路２の内周面との間を排気が流れることはない。しかしながら、本実施例の場合も、酸化触媒９の熱容量はフィルタ２４の熱容量（即ちＮＯｘ触媒１０の熱容量）よりも小さい。また、燃料添加弁１３は酸化触媒９の直上流に設けられている。

そして、本実施例においては、排気通路６にバイパス通路２５が接続されている。バイパス通路２５は、その一端がタービンハウジング８ｂより下流側且つ燃料添加弁１３よりも上流側の排気通路６に接続されており、その他端が第二温度センサ１８及び空燃比センサ１９よりも下流側の排気通路６に接続されている。これにより、本実施例においても、実施例１と同様、排気の一部が酸化触媒９をバイパスして流れる。

バイパス通路２５には、該バイパス通路２５を流れる排気の流量を制御するバイパス弁２６が設けられている。バイパス弁２６は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって制御される。尚、本実施例においては、バイパス通路２５が、本発明に係る触媒が設けられていない分岐通路に相当する。また、バイパス弁２６が、本発明に係る分岐通路弁に相当する。

上記以外の構成は実施例１と同様である。そのため、同様の構成要素には同様の参照番号を付してその説明を省略する。

本実施例においても、実施例１と同様、燃料添加弁１３から燃料を添加することにより昇温制御及びＮＯｘ還元制御が行われる。また、燃料添加弁１３から燃料を添加することに伴う酸化触媒９の温度低下を抑制するための温度低下抑制制御が行われる。

本実施例に係る酸化触媒９の温度低下抑制制御のルーチンには、実施例１または２に係る酸化触媒９の温度低下抑制制御のルーチンのいずれを採用してもよい。そして、本実施例では、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させる場合、バイパス弁２６の開度を小さくすることによりバイパス通路２５を流れる排気の流量を減少させる。バイパス通路２５を流れる排気の流量が減少することにより、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓが必然的に増加する。

尚、本実施例においても、実施例１と同様の方法で酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させることも出来る。

＜変形例＞
本実施例に変形例について、図６および７に基づいて説明する。図６の場合、バイパス通路２５に加えて、分岐通路２７が排気通路６に接続されている。分岐通路２７は、その一端及び他端が排気通路６におけるバイパス通路２５の一端との接続部分より下流側且つフィルタ２４より上流側に接続されている。そして、分岐通路２７に燃料添加弁１３、酸化触媒９及び第一温度センサ１７が設けられている。

この場合においても、バイパス通路２５は、本発明に係る触媒が設けられていない分岐通路に相当する。また、バイパス弁２６が、本発明に係る分岐通路弁に相当する。

このような構成においても、酸化触媒９の温度低下抑制制御の実行時において、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させる場合、バイパス弁２６の開度を小さくすることによりバイパス通路２６を流れる排気の流量を減少させる。

また、図７の場合、図６に示す構成からバイパス通路２５及びバイパス弁２６を除いた構成となっている。そして、排気通路６における分岐通路２７の一端の接続部分とその他端の接続部分との間に、排気通路６を流れる排気の流量を制御する排気流量制御弁２８が設けられている。排気流量制御弁２８は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって制御される。

この場合、分岐通路２７の一端の接続部分とその他端の接続部分との間の排気通路６が、本発明に係る触媒が設けられていない分岐通路に相当する。また、排気流量制御弁２８が、本発明に係る分岐通路弁に相当する。

このような構成においては、酸化触媒９の温度低下抑制制御の実行時において、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓを所定流量以上に増加させる場合、排気流量制御弁２８の開度を小さくすることにより排気通路６を流れる排気の流量を減少させる。これにより、分岐通路２７を流れる排気の流量が必然的に増加する、即ち、酸化触媒９を通過する排気の流量Ｑｐｇａｓが必然的に増加する。

実施例１に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。 実施例１に係る酸化触媒近傍の概略構成を示す拡大図。 実施例１に係る酸化触媒の温度低下抑制制御のルーチンを示すフローチャート。 実施例２に係る酸化触媒の温度低下抑制制御のルーチンを示すフローチャート。 実施例３に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。 実施例３の変形例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す第一の図。 実施例３の変形例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す第二の図。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
７・・・エキゾーストマニホールド
９・・・酸化触媒
１０・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１１・・エアフローメータ
１２・・スロットル弁
１３・・燃料添加弁
１４・・ＥＧＲ装置
１５・・ＥＧＲ通路
１６・・ＥＧＲ弁
１７・・第一温度センサ
１８・・第二温度センサ
１９・・空燃比センサ
２０・・ＥＣＵ
２３・・バイパス通路
２４・・パティキュレートフィルタ
２５・・バイパス通路
２６・・バイパス弁
２７・・分岐通路
２８・・排気流量制御弁

Claims (10)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
   排気の一部が前記触媒をバイパスして流れるように形成されたバイパス通路と、
   前記触媒よりも上流側の排気通路に設けられ前記触媒に流入する排気中に液体の状態の還元剤を添加する還元剤添加弁と、
   前記触媒を通過する排気の流量を制御する流量制御手段と、
   前記還元剤添加弁から添加された液体の状態の還元剤が前記触媒に供給されることにより前記触媒の温度が所定温度より低下するか否かを判別する判定手段と、を備え、
   前記判定手段によって前記触媒の温度が前記所定温度より低下すると判定された場合、前記流量制御手段によって前記触媒を通過する排気の流量を所定流量以上に増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記判定手段が、前記還元剤添加弁から添加される還元剤の量が所定添加量以上の場合に前記触媒の温度が前記所定温度より低下すると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記所定添加量が、前記還元剤添加弁から還元剤を添加するときにおける前記触媒を通過する排気の流量、該排気の温度および前記触媒の温度の少なくともいずれかに基づいて設定されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記判定手段によって前記触媒の温度が前記所定温度より低下すると判定された場合、前記還元剤添加弁から還元剤を添加する前に、前記流量制御弁によって前記触媒を通過する排気の流量を前記所定流量以上に増加させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記判定手段によって前記触媒の温度が前記所定温度より低下すると判定された場合、前記還元剤添加弁から添加された還元剤が前記触媒に供給された後に、前記流量制御弁によって前記触媒を通過する排気の流量を前記所定流量以上に増加させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記触媒の外周面と排気通路の内周面との間を排気が流れるように前記触媒が形成されており、前記触媒の外周面と排気通路の内周面との間に前記バイパス通路が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 排気通路が、途中で複数の分岐通路に分岐し且つ該複数の分岐通路が下流側で集合するように形成されており、
   前記触媒が前記複数の分岐通路のうちのいずれかにのみ設置され、前記触媒が設置されていない分岐通路が前記バイパス通路となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記流量制御手段が、内燃機関から排出される排気の流量を増加させることによって前記触媒を通過する排気の流量を増加させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
9. 前記流量制御手段が、
   前記触媒が設置されていない分岐通路に設けられ該分岐通路を流れる排気の流量を制御する分岐通路弁を有し、
   前記分岐通路弁によって前記触媒が設置されていない分岐通路を流れる排気の流量を減
   少させることによって前記触媒を通過する排気の流量を増加させることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
10. 前記触媒よりも下流側の排気通路に設けられており前記触媒よりも熱容量が大きい排気浄化触媒をさらに備え、
    前記排気浄化触媒に還元剤を供給するときは前記還元剤添加弁から還元剤を添加することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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